鋼結構空前的發展與施工過程中出現的問題?

近十年來,我國的大型鋼結構得到了空前的發展,同時施工過程中也出現了各種各樣的問題。以廣州體育館一58m長平面桁架的整體吊裝為例,必須設定足夠多的吊點,才能保證桁架在吊裝過程中的強度、剛度和穩定性要求,否則桁’架本身在吊裝過程中可能會喪失平面外穩定性,而計算桁架在吊裝過程中平面外的整體穩定性則是一個非常複雜的問題。類似這樣的問題非常多,必須引起足夠的重視。在進行施工力學數值分析時,雖然鋼結構的外形、區域、邊界條件不斷變化,但由於結構在施工過程中可以處理為慢速時變過程,因此可以採用時間凍結法進行分析。按照一般的有限元分析步驟需要不斷重新進行網格劃分與資料輸入,並以前次迭代後的結果作為下次迭代開始的輸入資料,用以修正剛度矩陣,這極大地增加了計算的工作量,如何提高計算效率,是施工力學需要解決的問題之一。施工力學已提出幾種數值方法[3~1們:時變單元法、拓撲變化法及一般單元法。時變單元法是指離散網格不變,通過單元大小的變化來實現求解區域的變化,但存在數值積分穩定性問題。拓撲變化法應用拓撲學原理用數值手段實現求解區域隨時間的變化,但要求時變次數不能太多,否則計算效率不高。並且以上兩種方法都需要重新編寫程式。一般單元法是利用單元的增減實現求解區域的變化,存在運算矩陣奇異和網格不斷重新剖分的缺點。由於這些方法在求解大型鋼結構施工力學方面都存在一些不足,需要對這些方法做進一步的改進。

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